开关柜测温数据专用检测仪的研制

0引言

高压开关柜作为直接面向用户供电的设备,其可靠性直接关系到供电质量和可靠性。开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题,由于开关柜体的密闭性,在一些负荷较重的地区,存在开关柜的温升超标问题^[1]。开关柜的温升超标,直接影响设备的安全稳定运行,而且过热问题是一个不断发展的过程,文献[2]指出,如果不加以控制,过热程度会不断加剧,并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响,严重威胁着开关设备的安全。为推动数字化电网转型、保障电网开关设备的安全稳定运行,在线测温装置应运而生,且愈发重要,其可以及时发现温度异常、发出报警信号,有效防止开关设备发热造成故障^[3]。

按照《广东电网有限责任公司提高开关柜运行可靠性工作方案》要求,珠海供电局已经基本完成全部变电站开关柜测温装置安装工作,并把温度上送至调度端,进行24 h监盘,以便珠海供电局运行及检修单位及时获得触头温度异常信息,及时开展异常巡视及检修工作。

由于温度涉及调度的运行方式,当测温数据异常时,需要安排运行人员现场监盘,这就造成了人员紧张^[4]。

另外,测温系统涉及传感器、采集器、防火墙、规约等很多元器件,出现数据故障时,难以判断哪个元器件存在问题,如等待厂家人员来检查,不但需要时间,还会因为厂家的手提电脑给网络安全带来风险。因此,急需一种专用数据检测工具来提高缺陷处理的效率。

1检测仪工作原理

1.1 温度数据传输过程

10 kv高压开关柜测温装置采集断路器触头温度后,将温度数据通过RS485总线传输至测温管理装置,测温管理装置将信息同步传输至测温系统主站及变电站内交换机,交换机获取数据后逐级上送,通过站内综合处理模块、二次安防交换机、纵向加密装置后传输至路由器,路由器发送数据至调度中心数据网,上报至省公司电科院采集服务器。在线测温系统组网拓扑图如图1所示。

1.2检测仪工作原理

针对测温装置数据上送流程,开关柜测温数据专用检测仪有两种检测方式,如图2所示。

方式一:在变电站交换机处接入网线,通过RJ45网口连接61850终端,调用IEC 61850通信协议,读取测温管理装置内对应ICD数据文件,获得站内温度实时数据及各开关设备运行状态O此方式兼容各个厂家ICD文件,若存在异常数据便可即时判定,以维护系统安全。

方式二:在RS485总线接入测温管理装置处连接检测仪,根据不同厂家的不同通信协议,检测仪可选取相应通信协议读取站内开关柜触头实时温度,判断数据是否异常,设备通信是否正常,连接线路是否出现故障,具有较高的通用性与适配性。

2检测仪结构及功能

2.1检测仪结构

开关柜测温数据专用检测仪由核心板、底板、显示屏、触控屏、串口模组、网口模组、电源模组组成, 如图3所示。

2.2检测仪设计界面与功能介绍

检测仪软件操作界面如图4所示,含客户端、站点IP、串口通信、站点设备、系统参数模块,供检测功能实现。

对点设定数据采集时间,读取连接设备数据,并解析设备温度数据,判断设备数据是否实时更新及设备状态,如图5所示。

在站点IP模块,管理装置内部站点信息,方便运维人员查看,可通过“增加”“删除”“编辑”,实时更新各个站点信息;“导入”可通过u盘方式将Excel文件记录的站点信息直接导进装置,方便管理和客户端调用,如图6所示。

在串口通信模块,使用装置提供的RS485接口与现场485总线连接,根据“站点”“设备地址”和“对应厂家设备协议”,读取温度数据,并解析温度数据,通过柱状图和表格形式直观显示设备数据的实时状态。通过总线判断连接设备是否存在通信异常,如图7所示。

在站点设备界面,管理装置内部站点设备地址信息,方便运维人员查看,可通过“增加”“删除”“编辑”,实时更新各个站点设备地址信息;“导入”可通过u盘方式将Excel文件记录的站点设备地址信息直 接导进装置,可直观查看站点设备数量、站点设备地址信息,可与后台厂家一一对应,也方便串口通信调用,如图8所示。

3检测仪试验

3.1 网络接口通信测试

以110 kv某站为测试对象,该站在线测温装置规 约 转 换 器IP 为 192 . 168 . 17 .99 , 子 网 掩 码IP 为 HYPERLINK "255.255.255.0" ,网关IP为 HYPERLINK "192.168.17.1" ,将以太网线通过测控屏背后网口连接测温检测仪与110 kv该站测温装置规约转换器LAN口1,点击系统参数,设置IP 与规约转换器IP一致,为 HYPERLINK "192.168.17.99" ,子网掩码 HYPERLINK "255.255.255.0" ,网关 HYPERLINK "192.168.17.1" ,保存后返回主界面。选择站点IP进入IP输入界面,输入IP HYPERLINK "192.168.17.171" ,设置站名,保存后返回主界面,如图9所示。

点击客户端,在IP处选择192.168.17.171,点击“连接”,如通信失败则显示连接异常,可以判断故障点在规约转换器,因防火墙安全访问策略配置,该检测仪无法在防火墙处读取温度数据。如正常通信则显示设备温度信息,如图10所示。

3.2RS485串口测试

点击站点输入站名、设备地址,该站6面开关柜安装对应6台设备,依次类推,输入时中间用“;”隔开,保存后返回主界面,如图11所示。

波特率通常为9600 b/s,数据位默认8位,无校验位,停止位1,点击“打开”按钮,站点选择刚保存的站点,地址可以选择1~6对应6台开关柜(通常从高压室入 口由近及远排列);协议目前有测温装置GXKJ前缀、西安西拓电气新规约装置(2020年版)XAXT前缀,西安西拓电气旧规约装置(2018年版)、深圳特发厂家规约装置目前不支持,后续将尝试开发完善。点击“发送”,若通信正常则会显示温度柱状图,图12为该站10 kv分段500开关测温装置温度数据柱状图;若无显示,则为数据未通,可以判断故障在规约转换器与开关柜采集器之间。

4 结束语

本文通过对所研制开关柜测温数据检测仪工作原理、结构及功能的详尽分析,介绍了检测仪查找测温装置数据缺陷的功能,本装置已试用于某站10 kv 在线测温装置,效果良好。

在电网负荷不断增长、数字化电网不断建设以及10 kv开关柜测温装置普及的背景下^[5],本文研制了一种用于开关柜测温数据的检测仪,为在线测温装置数据的诊断及实时检测提供了可靠保障,能实现测温数据故障的预防和高效检测,为保障开关柜设备安全稳定运行打下坚实基础,实现坚强电网;同时,该检测仪减少了运行人员工作量,可为企业减员增效作出贡献,具有一定的经济效益和推广价值。

[参考文献]

[1]袁大陆.全国电力系统高压开关设备10年运行状况述评[J].电力设备,2000(1):29-34.

[2]杜彦明,顾霓鸿.中国电力系统配电开关设备现状及事故情况[J].高压电器,2001,37(3):1-5.

[3] 卢启付.2010年度南方电网公司高压开关设备运行情况及故障分析[R].广州:广东省电机工程学会高压专委会,2011.

[4]孟庆民.高压开关设备的温度在线监测研究[J].电气制造,2006(12):63-64.

[5]梁波,孟庆武,周洪生,等.浅谈在线温度监测预警系统在配变电站设备的应用[J].中国电力教育,2010(增刊1):493-495.

2024年第21期第2篇